Fylogenetisk signal

Det fylogenetiska trädet ovan visar en betydande fylogenetisk signal i samhällets mimikstruktur . Den här displayen bekräftar att närbesläktade arter delar färgmönster oftare än förväntat slumpmässigt.

Fylogenetisk signal är en evolutionär och ekologisk term, som beskriver tendensen eller mönstret hos besläktade biologiska arter att likna varandra mer än någon annan art som är slumpmässigt plockad från samma fylogenetiska träd .

Egenskaper

Fylogenetisk signal brukar beskrivas som tendensen hos besläktade biologiska arter att likna varandra mer än någon annan art som plockas slumpmässigt från samma fylogenetiska träd. Med andra ord kan fylogenetisk signal definieras som det statistiska beroendet mellan arternas egenskapsvärden som är en konsekvens av deras fylogenetiska samband. Egenskaperna (t.ex. morfologiska , ekologiska, livshistoriska eller beteendemässiga egenskaper) är nedärvda egenskaper – vilket innebär att egenskapsvärdena vanligtvis är lika inom närbesläktade arter, medan egenskapsvärdena för avlägset besläktade biologiska arter inte liknar varandra i så hög grad . Det sägs ofta att egenskaper som är mer lika i närbesläktade taxa än hos avlägsna släktingar uppvisar större fylogenetisk signal. Å andra sidan är vissa egenskaper en konsekvens av konvergent evolution och verkar mer lika i avlägset besläktade taxa än i släktingar. Sådana egenskaper visar lägre fylogenetisk signal.

Fylogenetisk signal är ett mått, nära relaterat till en evolutionär process och utveckling av taxa . Man tror att hög evolution leder till låg fylogenetisk signal och vice versa (därav är hög fylogenetisk signal vanligtvis en följd av antingen låg evolutionshastighet, antingen stabiliserande typ av urval ). Liknande högt värde på fylogenetisk signal resulterar i en existens av liknande egenskaper mellan närbesläktade biologiska arter, medan ökande evolutionära avstånd mellan besläktade arter leder till minskad likhet. Med hjälp av fylogenetiska signaler kan vi kvantifiera i vilken grad närbesläktade biologiska taxa har liknande egenskaper.

Å andra sidan avråder vissa författare från sådana tolkningar (de baserade på uppskattningar av fylogenetiska signaler) av evolutionär hastighet och process. Medan man studerar enkla modeller för kvantitativ egenskapsutveckling , såsom den homogena hastigheten av genetisk drift , verkar det inte vara något samband mellan fylogenetisk signal och utvecklingshastighet. Inom andra modeller (t.ex. funktionell begränsning, fluktuerande urval , fylogenetisk nischkonservatism , evolutionär heterogenitet etc.) är relationerna mellan evolutionär hastighet, evolutionär process och fylogenetisk signal mer komplexa och kan inte lätt generaliseras med hjälp av nämnda uppfattning om sambandet mellan två fenomen . Vissa författare hävdar att fylogenetisk signal inte alltid är stark i varje kladd och för varje egenskap. Det är inte heller klart om alla möjliga egenskaper uppvisar fylogenetisk signal och om det är mätbart.

Syfte och metodik

Mål

Fylogenetisk signal är ett begrepp som används ofta i olika ekologiska och evolutionära studier.

Bland många frågor som kan besvaras med ett koncept av fylogenetisk signal, är de vanligaste:

• I vilken grad undersöks egenskaper i korrelation?
• Hur, när och varför utvecklas vissa egenskaper?
• Vilka processer är drivkraften för samhällsförsamlingen ?
• Blir nischer bevarade längs fylogenier?
• Finns det något samband mellan sårbarhet för klimatförändringar och taxafylogeni?

Tekniker

Kvantifiering av fylogenetisk signal kan göras med hjälp av en rad olika metoder som används för att forska om biologisk mångfald i en aspekt av evolutionär släktskap. Med hjälp av mätning av fylogenetisk signal kan man bestämma exakt hur studerade egenskaper är korrelerade med fylogenetiska relationer mellan arter.

Några av de tidigaste sätten att kvantifiera fylogenetisk signal baserades på användningen av olika statistiska metoder (såsom fylogenetiska autokorrelationskoefficienter , fylogenetiska korrelogram , såväl som autoregressiva modeller ). Med hjälp av de nämnda metoderna kan man kvantifiera värdet av fylogenetisk autokorrelation för en studerad egenskap genom hela fylogenin. En annan metod som vanligtvis används för att studera fylogenetisk signal är den så kallade Brownska diffusionsmodellen för egenskapsutveckling som är baserad på Brownsk rörelseprincip (BM). Med hjälp av Brownsk diffusionsmodell kan man inte bara studera värden utan också jämföra dessa mått mellan olika fylogenier. Fylogenetisk signal i kontinuerliga egenskaper kan kvantifieras och mätas med hjälp av K-statistik . Inom denna teknik används värden från noll till oändlighet och högre värde betyder också högre nivå av fylogenetisk signal.

Tabellen nedan visar de vanligaste indexen och associerade tester som används för att analysera fylogenetiska signaler.

Analysera fylogenetisk signal

Typ av statistik	Närma sig	Baserat på modellen?	Statistiskt ramverk/tillämpat prov	Data	Referens
Abouhefs C- medelvärde	Autokorrelation	X	Permutation	Kontinuerlig
Blombergs K	Evolutionär	✓	Permutation	Kontinuerlig
D statistik	Evolutionär	✓	Permutation	Kategorisk
Morans jag	Autokorrelation	X	Permutation	Kontinuerlig
Pagels λ	Evolutionär	✓	Maximal sannolikhet	Kontinuerlig
δ statistik	Evolutionär	✓	Bayesian	Kategorisk

Se även

• Fylogenetisk nischkonservatism
• Fylogenetiska jämförande metoder